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技術(shù)文章

如何解決液壓伺服閥的故障問題

點(diǎn)擊次數(shù):8201 發(fā)布時間:2016-11-9

1.簡介

在液壓伺服系統(tǒng)中,伺服閥是用于電液速度、電液壓力、電液位置和電液力控制與調(diào)整的高精度控制元件,是電信號與液壓信號的橋梁,是液壓伺服系統(tǒng)的心臟。伺服閥的使用工況直接影響整個伺服系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性。

在液壓伺服系統(tǒng)中,伺服閥故障的70%左右是由油液污染造成的,30%是由壓力沖擊和電氣系統(tǒng)短路等原因所引起的,所以伺服閥的故障分析與排除問題,實(shí)際上就是如何控制液壓油的清潔度、降低液壓系統(tǒng)的沖擊和防止電氣系統(tǒng)短路等。

2.伺服閥常見故障及原因分析

(1)伺服閥無壓力輸出。

1)先導(dǎo)閥芯卡死。伺服閥按功率輸出規(guī)格一般分為一、二、三級控制,在二、三級控制的伺服閥中,伺服閥主閥芯都是由先導(dǎo)閥芯來推動的,先導(dǎo)閥芯卡死通常是液壓油過臟,或是閥芯密封圈磨損掉塊,先導(dǎo)閥芯、閥套被金屬顆粒物拉毛,致使閥芯卡住不能滑動。

2)無控制信號輸入。可能的原因是控制伺服閥的UC模塊死機(jī)或損壞,24V電源斷路或短路,信號傳輸線斷或者信號線與伺服閥插頭間脫落,伺服閥信號線插頭與伺服閥插孔接觸不良,伺服閥信號線插頭針腳損壞,伺服閥插孔損壞。

3)主閥芯卡死。一般是由于有大顆粒金屬污染物進(jìn)入伺服閥內(nèi)導(dǎo)致主閥芯卡死在閥套內(nèi)不能動作。

放大板線路外形圖4)伺服閥內(nèi)置信號放大板燒壞。伺服閥信號放大板是集成在伺服閥本體內(nèi)的,由一個單獨(dú)的接線盒安裝在伺服閥上,由于伺服閥工作環(huán)境不良,可能有水進(jìn)入伺服閥放大板或者水蒸氣在伺服閥放大板上形成凝露,導(dǎo)致伺服閥放大板短路,使得放大板上的電氣元件(電阻、電容、信號線插頭等)損壞;24V (12V)直流電源電壓超過伺服閥允許的范圍、電源線接反也會造成伺服閥內(nèi)置信號放大板損壞。圖194所示的是由于水蒸氣在伺服閥放大板的電阻上形成了凝露,導(dǎo)致放大板上的電阻短路燒壞,致使整個放大板損壞。

5)先導(dǎo)級損壞。在射流管伺服閥中,一般是由于油液的清潔度低導(dǎo)致射流管堵塞或者是由于油液的壓力沖擊導(dǎo)致射流管開裂、折斷,射流管噴射,出去的液壓油無法準(zhǔn)確的噴射到接收裝置內(nèi);在噴嘴擋板伺服閥中,一般是由于油液的壓力沖擊導(dǎo)致反饋桿折斷或者是由于油液中的顆粒污染物導(dǎo)致控制油節(jié)流孔堵塞。

6)反饋裝置損壞。在力反饋伺服閥中,一般是由于反饋裝置中有水進(jìn)入導(dǎo)致力反饋馬達(dá)線圈燒壞,力反饋桿在外力的作用下變形后導(dǎo)致力反饋桿折斷;在電反饋伺服閥中,一般由于反饋裝置中有水進(jìn)入導(dǎo)致反饋碰尺損壞,反饋磁尺的接線斷路。

(2)伺服閥壓力輸出滯后有振蕩而實(shí)際壓力與給定壓力不符。

內(nèi)置過濾器堵塞實(shí)物圖1)控制油過濾器堵塞。由于油液清潔度低,油液內(nèi)各種雜質(zhì)含量高,使得油液流過過濾器時,雜質(zhì)被過濾器濾掉,大量的雜質(zhì)堆積在過濾器內(nèi)部及表面,導(dǎo)致控制油過濾器濾網(wǎng)堵塞,控制油過油不暢,閥芯動作滯后。圖195中,左上圖所示的是由于油液氧化變質(zhì)產(chǎn)生了油泥,使得過濾器被油泥堵塞;左下圖所示的是由于油液中雜質(zhì)較多,尤其是一些布屑在經(jīng)過濾油器時被濾油器濾掉,布屑逐漸的將過濾器堵塞;右下圖所示的是液壓油內(nèi)有塑質(zhì)雜質(zhì),一般塑質(zhì)雜質(zhì)呈片狀,經(jīng)過過濾器時將過濾器堵塞。

2)伺服閥閥芯運(yùn)動不暢。由于油液清潔度較差,油液內(nèi)油泥及固體雜質(zhì)含量較高,尤其是油泥在閥芯和閥套內(nèi)長期積累,使得閥芯在閥套內(nèi)運(yùn)動受阻,輸出壓力不能及時的跟隨給定值的變化而變化。

3)力反饋伺服閥中反饋桿球頭磨損。如圖196所示,左圖是新的反饋桿球頭,表面很光滑,右圖是磨損后的球頭,球頭表面不光滑,有明顯的磨痕。反饋干球頭磨損一般是由于伺服閥使用時間太長,導(dǎo)致球頭超期服役過度磨損;液壓油內(nèi)水分含量高,使得液壓油的潤滑性能變差,加速了球頭的磨損。

反饋桿球頭新舊對照 

磨損前后的節(jié)流銳邊4)閥芯節(jié)流銳邊磨損或損壞。如圖197所示,左上圖所示的是新閥的節(jié)流銳邊,節(jié)流銳邊重合;左下圖所示的是磨損后的節(jié)流銳邊,磨損后的節(jié)流銳邊在伺服閥處于中位時泄漏量加大,導(dǎo)致輸出壓力不穩(wěn)定。

5)控制反饋電路調(diào)整不當(dāng)而伺服閥閥芯零偏大。

(3)伺服閥出口壓力恒定無法調(diào)整。

1)伺服閥P口一有壓力油輸入伺服閥出口就有壓力輸出,反復(fù)調(diào)整伺服閥的給定而伺服閥H{口壓力無變化,但檢測輸入信號時有調(diào)整信號輸入,其原因是伺服閥閥芯卡死在某一開口位置,致使輸出壓力恒定在某一數(shù)值且無法調(diào)整。

2)控制反饋電路的零點(diǎn)調(diào)節(jié)不當(dāng),造成零點(diǎn)過高。

3.降低伺服閥故障的措施

(1)提高油液清潔度。

1)提高液壓油液的清潔度。

①在液壓伺服系統(tǒng)中,要求油液的清潔度控制在NAS4~NAS7級以內(nèi),新油液的清潔度一般為NAS8~NAS11級,因此需設(shè)置一個備用箱,將新的油液提前加入備用箱進(jìn)行循環(huán),當(dāng)油液的清潔度達(dá)到伺服系統(tǒng)所要求的等級后再倒人系統(tǒng)再用箱使用;在伺服閥控制油路上設(shè)置高精度過濾器,過濾精度為3~5µm的過濾器,過濾器應(yīng)設(shè)有堵塞顯示報警裝置,過濾器濾芯更換周期為3~4個月;伺服系統(tǒng)的循環(huán)系統(tǒng)中,循環(huán)濾芯使用高精度的濾芯,一般使用過濾精度為3µm的濾芯。

②定期抽樣檢查系統(tǒng)內(nèi)的工作油液,通常為每月檢測一次,如果油液的理化性能超過了規(guī)定的范圍,那么必須更換油液;伺服系統(tǒng)的油箱要定期清洗,一般1年清洗一次,清洗時不得使用容易掉毛的綿絲等,使用面團(tuán)對油箱的內(nèi)壁進(jìn)行清理;為延長油液使用壽命,油溫應(yīng)控制在40℃左右,避免在超過50℃時長期使用,油液在高溫條件下長期使用會使油液氧化變質(zhì),油液氧化變質(zhì)后會產(chǎn)生油灰,油灰進(jìn)入伺服閥內(nèi)會導(dǎo)致伺服閥先導(dǎo)級卡阻、阻尼孔堵塞、內(nèi)置過濾器濾芯堵塞。

③在使用電液伺服閥時,應(yīng)按產(chǎn)品說明書進(jìn)行安裝和維護(hù)。安裝前切勿拆下閥的底座保護(hù)板和先導(dǎo)級控制閥上蓋,更不能隨意撥動伺服閥的調(diào)零機(jī)構(gòu),以免引起閥內(nèi)污染、零部件損傷和閥零位偏差等。伺服閥安裝前首先要檢查底座連接板表面是否光滑、平整及是否有污染物附著,進(jìn)出油口是否接好,O形密封圈是否完好,定位銷孔是否正確等,應(yīng)將安裝伺服閥的閥塊表面用的清潔劑清洗干凈,防止臟物進(jìn)入伺服閥內(nèi)。

2)液壓管路的清潔度。

液壓伺服系統(tǒng)的油管可用銅管或不銹鋼管,管路要提前進(jìn)行酸洗去除管路內(nèi)的雜物,酸洗后應(yīng)使用干凈的氮?dú)獯蹈桑还苈泛附有枰蚱瓶诘臅r候必須使用破口機(jī),打完破口后必須將管路清理干凈,在焊接時必須在管路內(nèi)充氬氣后進(jìn)行焊接,防止在管路內(nèi)產(chǎn)生焊流進(jìn)入系統(tǒng)內(nèi);管路上有螺紋式管接頭的,在管接頭連接處不得使用黏合劑或者是生料帶。在安裝法蘭、接頭時切勿用容易掉毛的綿絲等物去擦拭連接面,防止異物進(jìn)入系統(tǒng)使伺服閥卡死。

(2)降低系統(tǒng)壓力沖擊。

1)為了使伺服閥的控制精度更高,減少伺服閥先導(dǎo)級的壓力沖擊,可以在伺服閥控制油前設(shè)置一個壓力補(bǔ)償器,使得控制油的壓力穩(wěn)定在一個規(guī)定的范圍內(nèi),也可以通過此壓力補(bǔ)償器來調(diào)整控制油的壓力,滿足伺服閥對控制油壓力的要求;一般的伺服系統(tǒng)中,伺服閥控制油的壓力與系統(tǒng)壓力相等,事實(shí)上適當(dāng)降低控制油的壓力對伺服閥的階躍響應(yīng)不會產(chǎn)生太大的影響,反而控制油壓力降低以后可以降低先導(dǎo)級的故障率,從而降低伺服閥的故障率?,F(xiàn)拿MOOG D662..P..M系列伺服閥為例進(jìn)行說明,從圖198中可以看出,當(dāng)伺服閥閥芯開度在50%時,控制油壓力每降低10bar階躍響應(yīng)降低0.2ms,對于冶金行業(yè)的伺服系統(tǒng)來說,階躍響應(yīng)時間降低1~5ms對控制精度影響甚微,*現(xiàn)場設(shè)備的控制要求,所以適當(dāng)降低控制油壓力可以大大降低伺服閥的故障(見圖198)。

MOOG D662..P..M 系列伺服閥 

2)在伺服系統(tǒng)中,壓力沖擊可以導(dǎo)致伺服閥先導(dǎo)級損壞,比如射流管斷裂、先導(dǎo)級端蓋開裂等。為了降低系統(tǒng)的壓力沖擊可以在液壓站內(nèi)設(shè)置一組或多組蓄能器來吸收系統(tǒng)的壓力波動,在伺服閥的進(jìn)油管路前設(shè)置一個吸震蓄能器來降低壓力沖擊對伺服閥的影響。

(3)定期檢查控制電纜及插頭。

定期檢查伺服閥插頭是否松動,插頭的接線是否松動,必要時可以用電氣絕緣膠帶將伺服閥接線及插頭包裹起來,防止水和水蒸氣進(jìn)^伺服閥插頭內(nèi)導(dǎo)致電氣系統(tǒng)短路;定期檢查伺服閥的控制電纜表面是否完好,有破損的要及時更換,切忌伺服閥控制電纜有對接的接口,必須保證從電氣控制箱到伺服閥是一根整的電纜,如果有接口可能會影響控制信號的準(zhǔn)確傳輸。

(4)改善伺服悶的工作環(huán)境。由于伺服閥內(nèi)部集成了電氣放大電路,電氣放大電路內(nèi)部如果有水或水蒸氣進(jìn)人后,就會導(dǎo)致電氣放大板短路損壞,所以裝有伺服閥的閥臺應(yīng)該放置在遠(yuǎn)離水和水蒸氣的地方,并且閥臺應(yīng)放置在密閉的箱體內(nèi),箱體內(nèi)設(shè)置通風(fēng)設(shè)施,保證空氣流通;還可以在裝有電氣放大板的接線盒內(nèi)放置干燥劑,干燥劑定期更換,保證電氣放大板表面干燥。

(5)合理使用伺服閥。伺服閥在正常工作時,一般要求閥芯開度不超過75%,如果超過了75%會對伺服閥閥芯造成損害,所以在不影響設(shè)備控制要求的前提下,將伺服閥閥芯開度控制在75%以內(nèi),可以有效地降低伺服閥的故障率;不論是電流還是電壓控制的伺服閥,輸入電流和電壓都不允許超過額定值的25%,否則會損壞伺服閥的內(nèi)置信號放大板,所以一定要保證伺服閥的輸入信號和電壓在規(guī)定的范圍內(nèi)。

通過以上對伺服閥故障原因的分析,得出了影響伺服閥性能的幾個主要原因.針對各種原因制定了應(yīng)對措施,伺服閥要嚴(yán)格按照伺服閥的使用要求使用,嚴(yán)格控制液壓油的清潔度,盡量減小伺服系統(tǒng)的壓力沖擊,保證伺服閥在一個良好的工況條件下工作;定期對伺服系統(tǒng)的油液清潔度進(jìn)行檢測,定期檢查伺服閥的閥芯零偏,及時更換性能較差的伺服閥。

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